CN109204756A - 一种多叶片式多角度旋转升力翼 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多叶片式多角度旋转升力翼，包括支架、多角度旋转叶片、外接驱动机构；所述支架与船艉固定连接，多角度旋转叶片通过转动轴设置在支架内，且转动轴伸出支架外，所述外接驱动装置包括与转动轴固定连接的摆动轴、通过连杆与摆动轴两端连接的驱动油缸。高速船在各种海况高速航行时，常规的升力水翼很难较好的兼顾控制船体的埋艏、抬艏以及垂荡运动，由于其与船体连接方式的局限性，使船体减摇效果受到约束。本发明旨在抑制船体小角度抬艏运动和垂荡运动的同时兼顾抑制其大角度抬艏和埋艏运动，进而保证乘员舒适安全、设备功能正常；本发明改善了高速船在各海况高航速下的耐波性，可装备于多种高速船。

Description

一种多叶片式多角度旋转升力翼

技术领域

本发明涉及一种升力翼，尤其涉及一种多叶片式多角度旋转升力翼。

背景技术

随着船舶向着更高速化和大型化发展，在多种海况下产生的一系列威胁船舶航行安全的情况，如甲板上浪及多自由度摇摆等，不仅给船上人员带来晕船等身体上的不适，还严重威胁着船上人员与货物的安全。为了解决这些问题，通过在高速船上装备减摇装置来控制其航行姿态。目前，在船艉处安装可提供升力的减摇装置被广泛应用。常规的升力水翼因其结构设计、驱动及安装方式等因素的限制，只能在较小范围的转动角度下抑制船体的抬艏运动(即向后纵倾)及垂荡运动。但是对于处于极端环境下的船舶，船体的埋艏、大角度的向后纵倾以及垂荡等综合的纵向运动控制，上述常规的升力水翼远远满足不了船舶的减摇需求，为了解决这一问题，就需要艉部的升力水翼综合考虑各种海洋环境下船舶的纵向摇摆情况，本发明专利就是为了解决这一问题而产生的。

发明内容

本发明的目的是为了高速船在各种海况和高航速下航行时，能够更好地抑制船体的埋艏、大角度的向后纵倾以及垂荡等纵向运动，保证乘员舒适安全、设备功能正常而提供一种多叶片式多角度旋转升力翼。

本发明的目的是这样实现的：

一种多叶片式多角度旋转升力翼，包括支架、多角度旋转叶片、外接驱动机构；所述支架与船艉固定连接，多角度旋转叶片通过转动轴设置在支架内，且转动轴伸出支架外，所述外接驱动装置包括与转动轴固定连接的摆动轴、通过连杆与摆动轴两端连接的驱动油缸。

本发明还包括这样一些特征：

1.所述多角度旋转叶片至少一个；

2.所述多角度旋转叶片大于一个时，多角度旋转叶片的宽度成阶梯状且靠近船艉的多角度旋转叶片最小；

3.还包括联结件，所述联结件设置在支架的两侧且与船艉和转动轴固定连接；

4.所述外接驱动机构为齿轮齿条结构，所述转动轴固定连接齿轮，齿轮与齿条相啮合，所述齿条与直流电机连接做往复运动；

5.所述多角度旋转叶片至少一个；

6.所述多角度旋转叶片大于一个时，多角度旋转叶片的宽度成阶梯状且靠近船艉的多角度旋转叶片最小；

7.还包括联结件，所述联结件设置在支架的两侧且与船艉和转动轴固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

高速船在各种海况高速航行时，常规的升力水翼很难较好的兼顾控制船体的埋艏、抬艏以及垂荡运动，由于其与船体连接方式的局限性，使船体减摇效果受到约束。本发明旨在抑制船体小角度抬艏运动和垂荡运动的同时兼顾抑制其大角度抬艏和埋艏运动，进而保证乘员舒适安全、设备功能正常。

本发明在一整个薄板上分割出多个具有多角度旋转的叶片组合，因其特殊的结构设计，多个叶片可根据海况和船舶姿态，进行多角度的旋转调整；

本发明改善了高速船在各海况高航速下的耐波性，可装备于多种高速船如：单体船、穿浪双体船以及高速三体船等。

附图说明

图1是本发明实船安装位置及整体结构示意图；

图2a是多角度旋转叶片不做任何角度旋转时的示意图；

图2b是多角度旋转叶片自上而下打出负攻角时的示意图；

图2c是多角度旋转叶片打出垂直于支架90攻角时的示意图；

图3是本发明的前视图；

图4是本发明的侧视图；

图5a是当船舶处于抬艏状态时的示意图；

图5b是力F使船体恢复到平衡位置的示意图；

图5c是当船舶处于埋艏状态时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

为了能够对本专利的部件进行准确说明，有必要定义与其相关的专业术语，具体如下：本发明中提及的叶片及多角度旋转叶片等相关描述皆为本发明涉及的一种多叶片式多角度旋转升力翼。沿船长方向并平行于水平面的水翼长称为弦长，垂直于弦长方向的为展长。以水平液面为界，本发明的多角度旋转叶片所打攻角处于水平面之下为负攻角，所打攻角处于水平面之上为正攻角。

本发明的目的是涉及一种多叶片式多角度旋转升力翼，使得高速船在各种海况和高航速下航行时，能够更好地抑制船体的埋艏、大角度的向后纵倾以及垂荡等纵向运动，保证乘员舒适安全、设备功能正常。

本发明涉及一种多叶片式多角度旋转升力翼包括：

支架，即与船体艉部直接相连的升力翼框架，因在其中分割出多个具有多角度旋转的叶片，故原为完整一块的薄板成为了升力翼的支架；

多角度旋转叶片，由多个弦长不等的矩形薄板组成，可做多角度旋转的开合运动；

转动轴，由于各叶片弦长不等的结构设计，每个叶片的两个转动轴的位置为当各叶片打出某一角度时，以支架为界的下半部分呈不等的阶梯状即可，并通过外接的装置(即联接件、驱动油缸和摆动轴等组成)使升力翼绕转动轴转动。但若其转动轴的位置不在每个叶片的中心部位，各叶片便不能360度全角度旋转。

不同于常规升力水翼的设计方式，本发明涉及的一种多叶片式多角度旋转升力翼，在一块完整的薄板上分割出多个具有多角度旋转的可做开合运动的叶片，每个叶片的转动轴的位置保证了各叶片打出某一角度时，以支架为界的下半部分呈不等的阶梯状，两侧圆柱伸出的长度总和不超过船体的设计水线宽度，通过联接件、驱动油缸和摆动轴等外接装置与船艉处相连接。当船体发生抬艏(即向后纵倾)角度较小或垂荡运动时，本发明可与常规升力水翼使用方式相同，使多个叶片的远离船艉那端同时由上而下打负攻角来使船体恢复平衡；但当船体向后纵倾的角度较大时，本发明的多个叶片同时打出90度攻角(即垂直于海平面)，起到抑制船体过度抬艏的作用，也可使船体恢复平衡；当船体发生埋艏运动时，常规升力水翼由于其安装方式的局限性和摆动角度的限制，不能很好的抑制船体埋艏，本发明由于其多角度旋转的结构设计，可通过外接装置(即联接件、驱动油缸和摆动轴等组成)使本发明扩大摆动范围，当各叶片靠近船艉的那一端自下而上打负攻角的同时水流可从每个叶片靠近船艉的那端流入，从而使其产生向下的稳定力矩，抑制船体埋艏。

图1所示，本发明的多叶片式多角度旋转升力翼包括支架1和多个多角度旋转叶片2以及转动轴3，其整体固定安装于船艉7处。每个多角度旋转叶片2为一个矩形薄板，且可做多角度的旋转开合运动，每个多角度旋转叶片2不同的位置伸出两个转动轴3，通过安装于船艉7处的联接件6与驱动油缸4和摆动轴5相连接，使得每个叶片2都可做多角度的旋转，能够更好地提供船舶所需的控制力和力矩。但若转动轴3的位置不在每个叶片2的中心部位，各叶片2便不能360度全角度旋转。每个多角度旋转叶片2与支架1之间都留有一定的空隙，利于增加多叶片式多角度旋转升力翼的工作角度，同时更有利于抑制船舶埋艏运动。

图2a-2c为本发明不同工作角度的示意图。本发明不同的工作角度都是依靠上述图1中的外接驱动装置4和摆动轴5等实现的。图2a是多角度旋转叶片2不做任何角度旋转，即0度攻角与支架平行时的示意，可起到抬升船艉的作用，减弱海浪对船舶姿态的影响；当多角度旋转叶片2的12面为远离船艉7处的那一端且自上而下打出负攻角时，如图2b，即与常规升力水翼使用方式相同，可用来抑制船体的向后纵倾以及垂荡运动，其中因各多角度旋转叶片叶片21、22和23的弦长不等的设计，各转动轴31、32和33也在各叶片中处于不同位置，这样的特殊结构设计减小了各叶片尾部流体之间的相互影响；当多角度旋转叶片2的12面为靠近船艉7处的那一端，当其自下而上打出负攻角时如图2b，水流可从每个叶片2靠近船艉7处的那一端流入，从而使其产生向下的稳定力矩，抑制船体埋艏；当多角度旋转叶片2打出垂直于支架1的90攻角时如图2c，可用来抑制船体的大角度向后纵倾运动。

图3为多角度旋转叶片2打出一定攻角时从支架1的11端看到的前视图，图4为多角度旋转叶片2打出一定攻角时的侧视图。由于各叶片21、22和23的弦长不等以及各转动轴31、32和33在每个叶片中处于不同位置，当各叶片打出一定攻角时，由图3和图4可清晰地显示出各叶片所呈现的不等阶梯状。其中支架1和转动轴3的各参数规格，以及多角度旋转叶片2的参数规格和数量都应依据不同船型的匹配性计算而定。

参照图5a-5c，图5a中当船体处于抬艏状态时，即向后纵倾，船艉7处需要一个向上的力F来使船体恢复到平衡位置图5b，这时各多角度旋转叶片2远离船艉7的那一端自上而下打负攻角，产生向上的稳定力抑制船体向后纵倾；若后倾程度较严峻，也可使各多角度旋转叶片2打出垂直于支架1的90攻角，抑制船体纵向运动；图5c中当船体处于埋艏状态时，船艉7处需要一个向下的力F来使船体恢复到平衡位置图2b，这时使各多角度旋转叶片2靠近船艉7的那一端自下而上打负攻角，水流正好可从支架1与各多角度旋转叶片2的空隙处流入，使叶片2产生向下的稳定力抑制埋艏。

本发明涉及的一种多叶片式多角度旋转升力翼，支架、多角度旋转叶片、转动轴等的具体形状与多角度旋转叶片的具体个数不作具体规定说明，其具体各部件的尺寸参数根据不同船型的匹配性而定，使其足以抵抗海浪作用于船体的干扰力及力矩。由联接件、驱动油缸以及摆动轴等组成的外接装置的参数规格应与所研究的特定船体进行适配性分析而得，故凡是使得多叶片做多角度旋转的驱动形式和思想皆属本发明的范畴。因此，各部件的尺寸应通过具体计算获得。故凡是采用本发明的这种形式及思想的皆属本发明的范畴。

虽然已对本发明做了详细阐述，但所属领域的专业人士应当理解，在不脱离本发明所阐述及权利要求书所定义的广泛范围领域的情况下，本发明可存在其他实施形式。

综上所述：一种多叶片式多角度旋转升力翼包括：支架，即与船体艉部直接相连的升力翼框架，因在其中分割出多个具有多角度旋转的叶片，故原为完整一块的薄板成为了升力翼的支架；多角度旋转叶片，由多个弦长不等的矩形薄板组成，可做多角度旋转的开合运动；转动轴，由于各叶片弦长不等的结构设计，每个叶片的两个转动轴的位置为当各叶片打出某一角度时，以支架为界的下半部分呈不等的阶梯状即可，并通过外接的装置(即联接件、驱动油缸和摆动轴等组成)使升力翼绕转动轴转动。但若其转动轴的位置不在每个叶片的中心部位，各叶片便不能360度全角度旋转。由于其多角度旋转的结构设计，可通过外接装置(即联接件、驱动油缸和摆动轴等组成)使本发明扩大摆动范围，当各叶片靠近船艉的那一端自下而上打负攻角的同时水流可从每个叶片的靠近船艉处流入，从而使其产生向下的稳定力矩，抑制船体埋艏。与此同时，当船体发生抬艏(即向后纵倾)角度较小或垂荡运动时，本发明可与常规升力水翼使用方式相同，使多个叶片的远离船艉那端同时由上而下打负攻角来使船体恢复平衡；但当船体向后纵倾的角度较大时，本发明的多个叶片同时打出90度攻角(即垂直于海平面)，起到抑制船体过度抬艏的作用，也可使船体恢复平衡。由此本发明在抑制船体小角度抬艏运动和垂荡运动的同时兼顾抑制其大角度抬艏和埋艏运动，进而保证乘员舒适安全、设备功能正常。

Claims (10)

1.一种多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，包括支架、多角度旋转叶片、外接驱动机构；所述支架与船艉固定连接，多角度旋转叶片通过转动轴设置在支架内，且转动轴伸出支架外，所述外接驱动装置包括与转动轴固定连接的摆动轴、通过连杆与摆动轴两端连接的驱动油缸。

2.根据权利要求1所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，所述多角度旋转叶片至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，所述多角度旋转叶片大于一个时，多角度旋转叶片的宽度成阶梯状且靠近船艉的多角度旋转叶片最小。

4.根据权利要求1或2所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，还包括联结件，所述联结件设置在支架的两侧且与船艉和转动轴固定连接。

5.根据权利要求3所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，还包括联结件，所述联结件设置在支架的两侧且与船艉和转动轴固定连接。

6.根据权利要求1所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，所述外接驱动机构为齿轮齿条结构，所述转动轴固定连接齿轮，齿轮与齿条相啮合，所述齿条与直流电机连接做往复运动。

7.根据权利要求6所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，所述多角度旋转叶片至少一个。

8.根据权利要求6或7所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，所述多角度旋转叶片大于一个时，多角度旋转叶片的宽度成阶梯状且靠近船艉的多角度旋转叶片最小。

9.根据权利要求6或7所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，还包括联结件，所述联结件设置在支架的两侧且与船艉和转动轴固定连接。

10.根据权利要求8所述的多叶片式多角度旋转升力翼，其特征是，还包括联结件，所述联结件设置在支架的两侧且与船艉和转动轴固定连接。